Pengeluaran vaksin yang dimungkinkan oleh vakum 24 Februari 2021

Penggunaan vakum untuk pengeringan beku dalam industri farmaseutikal adalah perkara yang diketahui umum, tetapi terdapat beberapa langkah dalam sintesis di mana vakum adalah penting.

Penyucian dalam proses pembuatan adalah sangat penting, dan sebuah sentrifug ultra-pantas digunakan untuk memudahkan langkah ini. Kopefisiens pengendapan yang berbeza atau ketumpatan apungan komponen campuran membolehkan proses pemurnian dicapai. Kelajuan putaran tinggi melebihi 30,000 RPM diperlukan untuk menghasilkan pemisahan lengkap antara spesies aktif dan kontaminan yang tidak diingini. Kelajuan putaran yang begitu tinggi akan menyebabkan geseran udara dalam campuran dan mengakibatkan penghasilan haba, merosakkan komponen aktif. Penggunaan sistem pam vakum tinggi yang menggabungkan pam turbomolekul (TMP), dan sebaiknya pam vakum kering, membolehkan haba diekstrak dari campuran seperti yang ditunjukkan di bawah. 

Komponen kritikal vaksin adalah mikroorganisma aktif dan enzim, yang hidup, dan mesti kekal demikian untuk berkesan. 
 
Vaksin hidup yang telah siap dicampurkan dengan penstabil berasaskan air untuk membentuk suspensi, dan kemudian bahan tersebut dibekukan. Kemudian, vakum digunakan dengan sedikit haba, sehingga ais berubah dari pepejal kepada wap atau menyublim. Oleh kerana suhu rendah proses sublimasi, komponen vaksin kekal aktif dan tidak rosak. 
 
Rajah fasa untuk air yang ditunjukkan di bawah menggambarkan bagaimana pada tekanan rendah, ais pepejal berubah terus kepada wap, tanpa melibatkan fasa cecair perantaraan. 

Vaksin yang dikeringkan beku boleh dibungkus dan disimpan di bawah vakum; ini menawarkan kelebihan jangka hayat yang panjang, pembubaran yang cepat dengan pelarut semasa digunakan, dan ciri pemulihan yang tidak berubah. Ia kini merupakan kaedah yang paling biasa untuk memelihara vaksin hidup.

Sebelum pengangkutan dan pengedaran, vaksin dimasukkan ke dalam botol kaca. Pemilihan kaca yang betul adalah penting untuk mengekalkan keberkesanan vaksin. Hanya kaca borosilikat rendah yang mempunyai kestabilan kimia tinggi yang diperlukan untuk mencapai kestabilan jangka panjang vaksin. Ia mempunyai kekuatan yang sangat baik terhadap pengembangan dan pengecutan terma, yang penting untuk penyimpanan jangka panjang pada suhu di bawah suhu ambien.

Vakuum diperlukan dalam dua peringkat pengeluaran vial borosilikat:

• Proses lebur untuk mengeluarkan udara terperangkap dalam kaca, biasanya beroperasi pada tekanan sekitar 50 mbar. Debu kaca dan suhu tinggi perlu ditangani, dan secara tradisional pam cincin cecair telah menjadi standard. Tetapi semakin hari, untuk mengurangkan kos operasi, kedua-dua pam putar minyak dan pam skru digunakan. Pam skru kering menawarkan alternatif tanpa minyak.

• Proses pengacuan memerlukan tahap vakum sekitar 100 mbar. Waktu henti pam yang pendek dan operasi berterusan adalah kritikal, dan sekali lagi pam putar minyak, pam skru, dan pam skru kering semakin banyak digunakan. 

Seperti yang disebutkan, vaksin pertama yang diluluskan, Pfizer BioNtech, memerlukan penyimpanan pada suhu -60°C. Menjaga suhu ini merupakan cabaran yang signifikan. Penggunaan teknologi Panel Penebat Vakum (VIP) menawarkan kaedah untuk mengekalkan suhu ini dengan cara yang cekap tenaga. VIP menyediakan konduktiviti terma yang sangat rendah iaitu 0.004W (m.K), dengan ketebalan dinding bekas yang tipikal antara 25 – 60 mm. Sebagai perbandingan, wol mineral konvensional dengan ketebalan 150 mm akan mempunyai nilai 0.04W (m.K).

Ini menghasilkan bukan sahaja kecekapan yang lebih tinggi tetapi juga lebih banyak ruang simpanan dalam unit penyejukan.

Teknologi ini juga mempunyai aplikasi yang lebih komprehensif untuk mengasingkan bangunan lama tanpa kehilangan ruang dalaman yang ketara sambil mengurangkan jejak karbon dengan ketara.

• Struktur VIP terdiri daripada tiga bahagian: bahan penebat, bahan penyerapan gas (Getter), dan filem penebat tertutup (halangan). Halangan penebat yang selamat ini dipam ke tahap vakum tinggi sebelum ditutup, dengan itu menawarkan sifat penebatan yang luar biasa. 

Sistem vakum yang tipikal ditunjukkan di bawah:

Keretapi pam pra-vakum berkelajuan tinggi meminimumkan masa sebelum pam difusi berfungsi untuk memberikan pusingan cepat panel.

• Menggunakan sistem pam vakum tinggi bersama dengan sentrifug ultra-pantas membolehkan pemurnian vaksin sambil meminimumkan sebarang kesan buruk haba terhadap produk.
• Pengeringan beku vakum menawarkan penyimpanan pukal jangka panjang sebelum dipindahkan ke vial pengedaran.
• Pengeluaran vial bergantung kepada vakum untuk pengeluaran udara dalam proses peleburan, dan tambahan pula, vakum adalah kunci kepada pengacuan vial yang seragam.
• Teknologi Panel Penebat Vakum memberikan suhu rendah yang boleh dipercayai dan cekap tenaga, penting untuk kestabilan jangka panjang beberapa vaksin.